通信學(xué)論文-城域網(wǎng)光纖通信自動保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計.doc

通信學(xué)論文-城域網(wǎng)光纖通信自動保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計論文關(guān)鍵詞:光纖通信；保護(hù)系統(tǒng)；信息論文摘要:城域網(wǎng)光纖通信自動保護(hù)系統(tǒng)采用光纖的備份使用機(jī)制，用一條主路光纖、一條備路光纖來保證傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。是一種在主線路出現(xiàn)故障或阻斷時，用備用線路代替主線路繼續(xù)工作、從而保障整個通信正常進(jìn)行的實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)。因而，該系統(tǒng)所要達(dá)到的目的就是運(yùn)用光纖保護(hù)系統(tǒng)的這種機(jī)制，來保證通信系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，從而將由于線路故障所引起的不便和損失減小到最低程度。一、光纖通信網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)概述實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)生存性一般有兩種方法：保護(hù)和恢復(fù)。保護(hù)是指利用節(jié)點(diǎn)間預(yù)先分配的容量實(shí)施網(wǎng)絡(luò)保護(hù)，即當(dāng)一個工作通路失效時，利用備用設(shè)備的倒換，使工作信號通過保護(hù)通路維持正常傳輸。保護(hù)往往處于本地網(wǎng)元或遠(yuǎn)端網(wǎng)元的控制下，無需外部網(wǎng)管系統(tǒng)的介入，保護(hù)倒換時間很短，但備用資源無法在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)共享，資源利用率低。恢復(fù)則通常利用節(jié)點(diǎn)間可用的任何容量，包括預(yù)留的專用空閑備用容量、網(wǎng)絡(luò)專用的容量乃至低優(yōu)先級業(yè)務(wù)可釋放的容量，還需要準(zhǔn)確地知道故障點(diǎn)的位置，其實(shí)質(zhì)是在網(wǎng)絡(luò)中尋找失效路由的替代路由，因而恢復(fù)算法與網(wǎng)絡(luò)選用算法相同。使用網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)可大大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源，但恢復(fù)倒換由外部網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)控制，具有相對較長的計算時間。通常認(rèn)為保護(hù)是一種能夠提供快速恢復(fù)、適用特定拓?fù)涞募夹g(shù)（例如線形和環(huán)形）；而恢復(fù)通常主要適用網(wǎng)狀拓?fù)洌茏罴训睦镁W(wǎng)絡(luò)資源。二、光纖通信網(wǎng)自動保護(hù)系統(tǒng)方案選擇隨著WDM系統(tǒng)的廣泛使用，在光層上實(shí)現(xiàn)對點(diǎn)到點(diǎn)系統(tǒng)的保護(hù)倒換就成為一個非常重要的課題。許多光網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)結(jié)構(gòu)與SDH是極其相似的。對于點(diǎn)對點(diǎn)的線路系統(tǒng)，經(jīng)常考慮1+1和1:1的線路（光復(fù)用段OMS）保護(hù)倒換方案。線路保護(hù)倒換的工作原理是當(dāng)工作鏈路傳輸中斷或性能劣化到一定程度后，系統(tǒng)倒換設(shè)備將主信號自動轉(zhuǎn)至備用光纖系統(tǒng)來傳輸，從而使接收端仍能接收到正常的信號而感覺不到網(wǎng)絡(luò)已出現(xiàn)故障。該保護(hù)方法只能保護(hù)傳輸鏈路，無法提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的失效保護(hù)，因此主要適用于點(diǎn)到點(diǎn)應(yīng)用的保護(hù)。（一）1+1光保護(hù)層對于1+1光鏈路保護(hù)，只能對鏈路故障中的業(yè)務(wù)進(jìn)行保護(hù)。這種方法是利用光濾波器來橋接光信號，并把同樣的兩路信號分別送入工作光纖和保護(hù)光纖的通道中。保護(hù)倒換完全是在廣域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)遇到單一的鏈路故障時，在接收端的光開關(guān)便把線路切換到保護(hù)光纖。由于在這里電層的復(fù)制和操作，所以除了當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)發(fā)生故障時會丟失業(yè)務(wù)外，一切故障都可以恢復(fù)。（二）1:1光保護(hù)層（1:1）的光層保護(hù)方案與（1+1）的光層保護(hù)方案很類似，都是利用備用的路由鏈路來避免鏈路故障對業(yè)務(wù)的影響。業(yè)務(wù)流量并不是被永久地橋接到工作和保護(hù)光纖上，相反，只有出現(xiàn)故障時，才在工作光纖和保護(hù)光纖之間進(jìn)行一次切換。在雙向通道中，當(dāng)有故障事件出現(xiàn)時，使用APS信令信道來協(xié)調(diào)交換機(jī)的保護(hù)倒換動作。在（1+1）的SONET網(wǎng)絡(luò)中的保護(hù)恢復(fù)結(jié)構(gòu)中，在頭和尾之間有一個APS信道，保護(hù)倒換的實(shí)現(xiàn)既使用了保護(hù)光纖又使用了一條APS信令信道。而在（1:1）的光層保護(hù)結(jié)構(gòu)中，在保護(hù)光纖中不必存在相互通信的通道，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)沒有在電層上被復(fù)制信號。只有當(dāng)發(fā)射端和接收端都切換到保護(hù)光纖中，這個通信通道才建立起來。當(dāng)出現(xiàn)故障時，如果接收端不知道發(fā)射端是否切換到保護(hù)光纖上時，接收機(jī)端就經(jīng)由保護(hù)光纖給發(fā)射端發(fā)出一個消息。因此，當(dāng)接收機(jī)最初倒換到保護(hù)光纖上時它并不能接收到任何信號。而如果發(fā)射端已切換到保護(hù)光纖上了，那么利用上述過程就可完成對業(yè)務(wù)的保護(hù)和恢復(fù)。否則，業(yè)務(wù)流量就會丟失。如果再由一個獨(dú)立的“帶外”光業(yè)務(wù)通道來支持保護(hù)倒換的信令，那么這種發(fā)射機(jī)與接收機(jī)在協(xié)調(diào)工作方面的困難就可以避免掉。（三）1:N光保護(hù)層（1:N）的光層保護(hù)結(jié)構(gòu)與（1:1）的保護(hù)結(jié)構(gòu)類似。然而在這里，N個工作實(shí)體共享同一個保護(hù)光纖。如果有多條工作光纖出現(xiàn)故障，那么只有其中的一條所承載的流量可以恢復(fù)。最先恢復(fù)的使具有最高優(yōu)先級的故障。通過以上幾種點(diǎn)到點(diǎn)的光層保護(hù)倒換方案的比較可以看出：1:1光層保護(hù)技術(shù)有更高的恢復(fù)率和可靠性。三、城域網(wǎng)光纖通信自動保護(hù)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)城域網(wǎng)光纖通信自動保護(hù)系統(tǒng)采用三級分層控制結(jié)構(gòu)，第一級為遠(yuǎn)層監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)各監(jiān)控站的監(jiān)測、通信和控制的授權(quán)，通常由網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和計算機(jī)組成；第二級為監(jiān)測站，向上一級的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心反映系統(tǒng)工作狀態(tài)，往下一級實(shí)現(xiàn)對各條線路進(jìn)行整體地集中監(jiān)測和管理，通常由主控盤和顯示器組成；第三級為多個光保護(hù)盤，實(shí)現(xiàn)對各條通信線路的監(jiān)控和管理，并和上一級進(jìn)行通信，反映系統(tǒng)工作狀態(tài)。光保護(hù)盤是線路監(jiān)測和切換的直接執(zhí)行者，同時又完成向監(jiān)測站的數(shù)據(jù)傳輸和狀態(tài)顯示，它主要由光信號發(fā)送部分和接收兩部分組成。Sin為發(fā)送端光端機(jī)發(fā)出信號的輸入端，光端機(jī)輸入的信號從該接口進(jìn)入光保護(hù)盤，當(dāng)系統(tǒng)工作在主路時，通過光開關(guān)從Sout1主發(fā)端送到主路通信光纖中；在系統(tǒng)工作在備路時，則從Sout2備發(fā)端送入通信線路的備路光纖中。Rin1為主路光信號的輸入端，系統(tǒng)工作在主路狀態(tài)時光纖線路輸入的信號從該接口進(jìn)入光保護(hù)盤，經(jīng)過分光器分出3%的光信號用于檢測，另外的97%的光信號從Rout發(fā)端送到接收光端機(jī)中；在系統(tǒng)工作于備路時，光纖線路輸入的信號則從Rin2備送入光保護(hù)盤，從Rout發(fā)送到接收光端機(jī)。另外光保護(hù)盤還備有主/備線路工作狀態(tài)指示燈、本盤復(fù)位按鈕、RS485計算機(jī)接口和電源接口。在本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，采取模塊化的方式進(jìn)行設(shè)計，容易的實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。系統(tǒng)設(shè)計時充分體現(xiàn)構(gòu)件化的思想，小到功能點(diǎn)，大到子系統(tǒng)，甚至整個系統(tǒng)貫穿“構(gòu)件”的概念。四、城域網(wǎng)光纖通信自動保護(hù)系統(tǒng)的工作原理城域網(wǎng)光纖通信自動保護(hù)系統(tǒng)采用光纖的備份使用機(jī)制，用一條主路光纖，一條備路光纖來保證傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。在主線路出現(xiàn)故障或阻斷時，用備用線路代替主線路繼續(xù)工作、從而保障整個通信正常進(jìn)行的實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)。它對通信線路的監(jiān)控功能主要體現(xiàn)在如下三個方面：（一）主路在用光纖正常運(yùn)行時自動保護(hù)系統(tǒng)的各光保護(hù)盤對主路在用光纖實(shí)時地進(jìn)行收光功率監(jiān)測，自動建立參考，自動分析，時刻與監(jiān)測站和遠(yuǎn)程監(jiān)測中心保持通信，響應(yīng)各種指令。（二）主路光纖發(fā)生故障時當(dāng)系統(tǒng)收到的光功率值小于絕對告警門限（認(rèn)為系統(tǒng)無光時的光功率值），或者收到的光功率值與系統(tǒng)參考光功率值（正常通信時的光功率值）之差大于相對告警門限（和正常通信時的收光功率相比較，光功率衰減到致使通信不穩(wěn)定或不能正常進(jìn)行的光功率變化值）時，系統(tǒng)控制模塊就判定通信光纖處于阻斷狀態(tài)，自動將通信從主路光纖切換到備路光纖。（三）主路光纖修復(fù)后對主路光纜進(jìn)行測試，確認(rèn)線路沒有問題后，在遠(yuǎn)程控制中心受權(quán)下，通